Madeiras Generalidades, Classificação, Propriedades

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1 MATERIAIS DE CONSTRUÇAO II Engenharia Civil Madeiras Generalidades, Classificação, Propriedades

2 Vantagens -madeira como material construção disponibilidade em grandes quantidades preço relativamente baixo capacidade de renovação peças com dimensões estruturais que podem ser desdobradas facilmente em peças pequenas facilidade ligações e emendas; resistência mecânica elevada Flexão: 45MPa(4,5 MPa concreto) Cisalhamento: 15MPa(3,5 Mpa concreto); peso próprio reduzido.

3 Vantagens -madeira como material construção resistência mecânica: à choques e cargas dinamicas absorve impactos isolamento térmico e absorção acústica. padrões estéticos e decorativos de interesse. vida útil prolongada, baixo custo manutenção.

4 Desvantagens madeira material construção degradação de suas propriedades surgimento tensões internas alterações em sua umidade processos de secagem artificial controlada. A deterioração de suas propriedades ambientes que favoreçam o desenvolvimento de seus principais predadores tratamentos de preservação. heterogeneidade e anisotropia, limitação dimensões processos de transformação laminados e aglomerados de madeira. Material... inflamável biodegradável

5 Composição química

6 Localiza-se principalmente na lamela média onde é depositada durante a lignificação do tecido vegetal. Quando o processo de lignificação é completado, geralmente coincide com a morte da célula formando o que se denomina tecido de resistência. Daí concluir-se que a lignina é um produto final do metabolismo da planta. Lamela media

7 Funções da lignina na planta Aumenta a rigidez da parede celular. Une (cimenta) as células umas as outras. Reduz a permeabilidade da parede celular à água. Protege a madeira contra microorganismos (sendo essencialmente fenólica, a lignina age como um fungicida).

8 Aditivo Plastificante Redutor de Água O composto orgânico mais empregado na produção dos aditivos redutores de água é o lignosulfonato. Permitem a redução da quantidade de água no concreto para a obtenção de um determinado abatimento, melhorando as propriedades mecânicas e de durabilidade. Comercialmente estes aditivos podem reduzir a água total de mistura entre 5% a 25%, quando comparados à mistura de referência sem aditivo redutor de água. O lignosulfonato ionizado permite a geração de cargas na superfície do cimento e a repulsão eletrostática.

9 Como aditivo retardador de pega: Geralmente o lignosulfonato causa um atraso dos tempos de pega, devido à presença de impurezas como açúcares, em sua composição.

10 Utilização da madeira combustível 53%, material de construção 37% ; matéria prima para outros usos industriais 10%

11 Classificação Madeiras finas marcenaria, esquadrias, marcos: Exemplos: loiro, cedro, açoita-cavalos, etc. Madeirasdurasoudelei suportes e vigas; Exemplos: peroba, paraju, grápia, angico, etc. Madeiras resinosas construções temporárias ou protegidas do intemperismo; exemplos: pinho(formas) Madeiras brandas pequena durabilidade, facilidade de trabalho Não são usadas em construção; timbaúva.

12 Crescimento das árvores A seção transversal do tronco de uma árvore permite distinguir as seguintes partes bem caracterizadas de fora para dentro: Casca: Protege contra agentes externos. Câmbio:Camadainvisívelaolhonu,entrecascaeolenho, Anel de crescimento: camada de tecido lenhoso formada anualmente. Permitem caracterizar as três direções diferenciais da anisotropia do material: axial - segundo eixo da árvore, tangencial - tangente aos anéis, radial - normal aos mesmos.

13 Lenho: (Alburno e Cerne). É a parte resistente das árvores. Alburno (células vivas): resiste aos esforços externos e transporta a seiva das raízes às folhas. Cerne (células mortas): resiste aos esforços externos. Tem mais peso, compacidade, dureza e durabilidade que o alburno e é menos sujeito ao ataque de insetos e fungos. Medula: Miolo central, mole, de tecido esponjoso e cor escura. Não tem resistência mecânica nem durabilidade. Sua presença na peça desdobrada constitui defeito.

14 Raios medulares: Transportam e armazenam a seiva. efeito amarração transversal, inibem a retratibilidade devida a variações de umidade. Aparecem nas secções radiais ou tangenciais de determinadas espécies como um espelhado de bonito efeito estético e decorativo.

15 Defeitos naturais e de processamento: A presença de defeitos naturais (nós e bolsas de resina,p.ex.), ou de processamento (empenamentos e rachas de secagem, p. ex.) Afeta a qualidade e desempenho das peças de madeira serrada. Para adequar a qualidade das peças às necessidades dos consumidores, existem normas de classificação que distribuem as peças produzidas em classes de qualidade.

16 Identificação das árvores a) Identificação Vulgar: Maneira prática de se fazer a identificação b) Identificação Botânica: botânico especializado determina a família, o gênero e a espécie na classificação botânica; araucária brasileira - pinho do Paraná, piptadenia rígida jatobá, paracotema peroba-perobadocampo c) Identificação Micrográfica: prisma de 1 x 1 x 4 cm; constituição anatômica do lenho; número, forma e disposição dos elementos celulares que o compõem.

17 Produção das madeiras Levantamento Dendrométrico: aproveitamento econômico adequado, avaliação e cubagem dos exemplares a serem abatidos. Corte de árvores: realizado em épocas apropriadas, inverno. não influi sobre a resistência, mas influi na durabilidade. Árvores abatidas no inverno secam lentamente sem racharoufendilhare,sãomenosatraentesafungose insetos. Toragem: Processo de desgalhagem: toras de 5 a 6m para facilitar o transporte

18 Produção das madeiras Desdobro ou desdobramento Odesdobroéaetapafinalparaatransformaçãoemmaterialdeconstrução: desdobro normal: produz peças inteiras lado à lado do tronco(a). Menor qualidade, contudo menor preço. desdobro radial: pranchas são retiradas na direção do raio(b). O desdobro radial produz peças de melhor qualidade, com menos rachaduras durante a secagem, menores empenamentos. Aparelhamento das peças serragem e resserragem das pranchas, executadas com serra circular ou em serra de fita, com um, dois ou três fios de serra

19 1-ÁguadeConstituição Águas da madeira combinação química constituintes tecido lenhoso não é retirada na secagem em estufa. 2-ÁguadeImpregnação madeira úmida paredes celulósicas das células lenhosas inchamento na madeira(variações de volume) paredes das células completamente saturadas Sem extravase para os vazios celulares - ponto de saturação ao ar. 3-Águalivre preenche os vazios celulares, após saturar as paredes das células presença ou ausência não provocam qualquer alteração de volume do material.

20 Madeira Verde Águas da madeira teor de umidade acima do ponto de saturação ao ar (acima de 30%) Madeira Semi-seca; comercialmente seca 23<h<30%;18<h<23% Madeira seca ao ar 13<h<18% Madeira completamente seca h=0% Teordeumidadeentre13e17%(estadosecoaoar) 15%éoteordereferêncianolaboratórioounormalizado também usado para condições de serviço

21 Propriedades físicas da madeira ABNT NBR 7190/97, anexo B - determinação das propriedades das madeiras para projeto de estruturas, tendo como objetivos: características físicas e mecânicas das madeiras umidade, densidade, estabilidade dimensional, compressão paralela às fibras, tração paralela às fibras, compressão normal às fibras, tração normal às fibras, cisalhamento, fendilhamento, flexão, dureza, resistência ao impacto na flexão, cisalhamento na lâmina de cola, tração normal à lâmina de cola e resistência das emendas dentadas e biseladas. dados comparativos caracterização de as espécies. CálculoeexecuçãodeestruturasdemadeiraaABNTadota anb-11.

22 1. Umidade Total Características físicas

23 2. Variação Dimensional - Retratibilidade Alterações de volume teor de umidade retração, Inchamento ou Trabalho direções principais: axial, radial e tangencial

24 A contração volumétrica total traduz percentualmente a variação de volume, quando a madeira passa do estado verde ao estado seca em estufa. A contração volumétrica de seca ao ar para seca em estufa é chamada contração volumétrica parcial e traduz a variação percentual de volume entre esses dois estágios de umidade.

25 Porcentagens de retração total ou deformações específicas de retração(εr,j), com; j=1paraadireçãolongitudinal; j=2paraadireçãoradial j=3paraadireçãotangencial, Porcentagens de inchamento total ou deformações específicas de inchamento(εi,j): Onde: 2.1 Determinação percentual retração e inchamento Li,sat=dimensãolinear,paraUigualousuperioraoPS; Li,seca=dimensãolinear,paraUiguala0%. 2.2 Determinação da Retratibilidade Volumétrica variação percentual para uma variação de 1% na umidade. É calculado dividindo-se a contração volumétrica parcial(ch) pelo teor de umidade seco ao ar(h%) no qual foi determinado:

26 No tocante ao teor de umidade, recomendase: especificar o teor de umidade médio e os valores mínimo e máximo, considerando o local de uso da madeira; verificar o teor de umidade das peças do lote, por amostragem, empregando: 1. medidores elétricos (ensaio não destrutivo) de acordo com as instruções do fabricante, 2. método de perda de massa em estufa (ensaio destrutivo). Este último, apesar de ser mais preciso, requer equipamentos de laboratório e é bem mais demorado.

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28 Curvas de Retratilidade volumétrica e linear (pinho-do-paraná IPT)

29 Quando seca Condutibilidade elétrica excelente material isolante de elevada resistividade; Quando úmida condutora como a maioria dos materiais que contêm sais minerais. Valores médios de resistividade transversal para as madeiras h=7% ΜΩ/χµ h=10% -600 ΜΩ/χµ h=15% -28 ΜΩ/χµ h=25% -0,5 ΜΩ/χµ avaliação indireta do teor de umidade do material aparelhos determinação fácil, rápida e suficientemente precisa doteordeumidade

30 Condutibilidade térmica isolante térmico sua estrutura celular (composta principalmente de celulose, que é má condutora de calor) aprisiona numerosas pequenas massas de ar. coeficiente de condutibilidade térmica, ou de transmissão de calor: o número k de quilocalorias que atravessa uma área de 1m² de parede desse material Alguns valores de k 0,04- materiais muito isolantes 0,1-madeirasemgeral 0,5a1,0- alvenariasdetijolos 2a3-pedrasnaturais 50 aço 300-cobre

31 Beneficiamento das madeiras Secagem das madeiras umidade nas peças compatível com o ambiente de emprego. Vantagens: redução do peso do material; minimiza a retração; aumento resistência mecânica e aos agentes de deterioração. para processos de preservação das madeiras (impregnação) secagem ou ausência de água livre; madeira precisa estar seca para receber pintura ou envernizamento de proteção.

32 Beneficiamento das madeiras Processo de secagem evaporação superficial do núcleo para a periferia. secagem rápidas podem induzir surgimento de tensões deformações (empenos) ou rupturas (fendas), defeitos de uma secagem mal conduzida. secagem natural 3a4mesesparaatingirequilíbriocomoambiente secagem estufas tempode2a3semanasdaartificial(estufas)

33 Beneficiamento das madeiras Preservação ou tratamento processos de impregnação superficial pinturas superficiais ou imersão, penetração 2-3mm processos de impregnação sob pressão reduzida 2 banhos(quente e frio) toposdepostesemourõesdecerca. 100 C-4h penetração de 20 a 30mm no impregnante frio. processo de substituição da seiva postes mourões e pontaletes quando ainda verdes 6 semanas processo de impregnação por osmose pressão 20-30kg/ cm².

34 Preservação ou tratamento processos de impregnação sob pressão elevada. impregnação em autoclaves postes para redes elétricas, dormentes, peças imersas águadomar produtos de preservação tóxicos: fungicidas, inseticidas, ou antimoluscos óleos preservativos: creosoto de destilação da hulha dealcatrão,deóleosoudemadeira soluções salinas hidrossolúveis: à base de cobre, cromo e boro (CCB) à base de cobre e arsênico em solução amoniacal (ACA) à base de cobre, cromo e arsênico(cca). solução salinas solúveis em óleo: pentaclorofenol diluído em óleos de baixa viscosidade, por exemplo. Tratamento de preservação efetiva pode ampliar de 4 a 6 vezes a durabilidade natural da espécie.

35 Beneficiamento das madeiras Madeira Transformada reestruturação do material rearranjo de suas fibras resistentes tecnologia de alteração da estrutura orientada, correção de características negativas. procedimentos reaglomeração colagem de finas lâminas desdobradas do material original: madeira laminada compensada ou contraplacados de madeira pequenos fragmentos; fibras: madeira transformada reconstituída.

36 Madeira na Construção Civil

37 Defeitos na Madeira

38 Nós

39 Nós

40 nós

41 Fendas

42 Bolsa de resina

43 Ataque por fungos

44 Abertura por perda de humidade

45 APLICAÇÃO DA MADEIRA NA CONSTRUÇÃO CIVIL A madeira na construção civil é aplicada de três maneiras: através de acabamentos, formas de concreto, e estruturalmente.

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47 Produtos de madeira

48 Fôrmas e escoras de madeira para concreto

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50 Madeira roliça: produto com menor grau de processamento da madeira. Consiste de um segmento do fuste da árvore, obtido por cortes transversais (traçamento) ou mesmo sem esses cortes (varas: peças longas de pequeno diâmetro). Tais produtos são empregados, de forma temporária, em escoramentos de lajes (pontaletes) e construção de andaimes. Em construções rurais, é freqüente o seu uso em estruturas de telhado. Postes de distribuição de energia elétrica, em geral tratados com produtos preservativos de madeira, que é empregada em estruturas de edificações, assim como a madeira roliça empregada na pré-fabricação das chamadas log homes. A madeira roliça na região centro-sul do país é proveniente de reflorestamentos, principal-mente daqueles realizados com as diversas espécies de eucalipto (Eucalyptus spp.).

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53 Madeira serrada A madeira serrada é produzida em unidades industriais - serrarias - onde as toras são processadas mecanicamente, transformando a peça originalmente cilíndrica em peças quadrangulares ou retangulares, de menor dimensão.

54 Madeira beneficiada A madeira beneficiada é obtida pela usinagem das peças serradas, agregando valor às mesmas. As operações são realizadas por equipamentos com cabeças rotatórias providas de facas, fresas ou serras, que usinam a madeira dando a espessura, largura e comprimento definitivos, forma e acabamento superficial da madeira.

55 Podem incluir as seguintes operações: aplainamento, molduramento e torneamento, desengrosso, desempeno, ranhurado, entre outras. Para cada uma destas operações existem máquinas específicas, manuais ou não, simples ou complexas, que executam vários trabalhos na mesma peça.

56 Madeira em lâminas Existem dois métodos para a produção de lâminas: Torneamento: tora já descascada e cozida é colocada em torno rotativo. As lâminas assim obtidas são destinadas à produção de compensados. Lâmina faqueada: é obtida a partir de uma tora inteira, da metade ou de um quarto da tora, presa pelas laterais, para que uma faca do mesmo comprimento seja aplicada sob pressão, produzindo fatias únicas. Normalmente, essas lâminas são originadas de madeiras decorativas de boa qualidade, com maior valor comercial, prestando-se para revestimento de divisórias, com fins decorativos.

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61 Painéis Os painéis de madeira surgiram da necessidade de amenizar as variações dimensionais da madeira maciça, diminuir seu peso e custo e manter as propriedades isolantes, térmicas e acústicas. Adicionalmente, suprem uma necessidade reconhecida no uso da madeira serrada e ampliam a sua superfície útil, através da expansão de uma de suas dimensões - a largura - para, assim, otimizar a sua aplicação. O desenvolvimento tecnológico verificado no setor dos painéis à base de madeira tem ocasionado o aparecimento de novos produtos no mercado internacional e nacional, que vêm preencher os requisitos de uma demanda cada vez mais especializada e exigente.

62 Compensado O painel compensado é composto de várias lâminas desenroladas, unidas cada uma, perpendicularmente à outra, através de adesivo ou cola, sempre em número ímpar, de forma que uma compense a outra, fornecendo maior estabilidade e possibilitando que algumas propriedades físicas e mecânicas sejam superiores às da madeira original. A espessura do compensado pode variar de 3 a 35 mm, Dimensões planas de 2,10 m x 1,60 m, 2,75 m x 1,22 m e 2,20 m x 1,10 m.

63 Extensamente utilizado na indústria de móveis e construção civil, seu preço varia conforme as espécies e a cola utilizadas, com a qualidade das faces e com o número de lâminas que o compõe. Há compensados tanto para uso interno quanto externo. Chapas finas de compensado apresentam vantagens sobre as demais madeiras industrializadas, pois são maleáveis e podem ser encurvadas. São encontrados no mercado três tipos: laminados, sarrafeados e multissarrafeados.

64 Laminados: são produzidos com finas lâminas de madeira prensada.

65 Compensado sarrafeado: o miolo é formado por vários sarrafos de madeira, colados lado a lado.

66 Multissarrafeado é considerado o mais estável, seu miolo compõe-se de lâminas prensadas e coladas na vertical, fazendo um sanduíche. Os compensados podem ou não ser comercializados com aplicação de lâminas de madeira de uso mais nobre ou mesmo laminado plástico. Nesses casos há sempre a necessidade de revestimento das bordas.

67 Chapas de fibra: marcas mais conhecidas são Duratex e Eucatex, obtidas pelo processamento da madeira de eucalipto, de cor natural marrom, apresentando a face superior lisa e a inferior corrugada. As fibras de eucalipto aglutinadas com a própria lignina da madeira são prensadas a quente, por um processo úmido que reativa esse aglutinante, não necessitando a adição de resinas; chapas rígidas de alta densidade de massa, com espessuras que variam de 2,5 mm a 3,0 mm

68 Chapa de fibra: MDF Chapa de densidade média medium density fiberboard - com densidade de massa entre 500 e 800 kg/m³, são produzidas com fibras de madeira aglutinadas com resina sintética termofixa.

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70 Chapa de fibra: MDF Chapa de densidade média composição homogênea de alta qualidade. Estes painéis possuem bordas densas e de textura fina, apropriados para trabalhos de usinagem e acabamento. Este tipo de painel pode ser serrado, torneado, lixado, furado. recebe bem pregos, parafusos e colas. Pode ser usado em móveis e na construção civil, com destaque para portas de armário, frentes de gavetas, tampos de mesa, molduras, pisos e outras aplicações. Matéria-prima para MDF: madeira de baixa densidade de massa e cor clara, sendo favorecido o pinus.

71 HDF high density fiberboards: chapas produzidas pelo mesmo processo a seco, como as MDF mas com maior densidade de massa acima de 800 kg/m³. Este tipo de painel, revestido com materiais apropriados, destina-se à fabricação de pisos, por exemplo.

72 Chapas de partículas: O aglomerado é uma chapa de partículas de madeiras selecionadas de pinus ou eucalipto, provenientes de reflorestamento. Essas partículas, aglutinadas com resina sintética termofixa, se consolidam sob a ação de alta temperatura e pressão. O aglomerado deve ser revestido, sendo indicado na aplicação de lâminas de madeira natural e laminados plásticos. não apresenta resistência à umidade ou à água

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74 Chapas de partículas: MDP São painéis compostos de partículas de madeira ligadas entre si por resinas de última geração. têm a densidade elevada das camadas superiores (950 a 1000 kg/m³ em comparação a 800 kg/m³ do MDF), o que assegura um melhor acabamento para pinturas, impressão e revestimentos. maior resistência à flexão, comparando-se com aglomerados e MDF, ao empenamento e ao arrancamento de parafusos, maior estabilidade dimensional e menor absorção de umidade. é indicado para partes de móveis residenciais e de escritório que não necessitem de usinagens em baixo relevo, entalhes ou cantos arredondados.

75 Chapas de partículas: OSB Painéis de partículas orientadas - oriented strand boards, Possui resistência mecânica exigida para fins estruturais. Os painéis são formados por camadas de partículas ou de feixes de fibras com resinas fenólicas, que são orientados em uma mesma direção e então prensados para sua consolidação. Cada painel consiste de três a cinco camadas, orientadas em ângulo de 90 graus umas com as outras. A resistência destes painéis à flexão estática é alta, não tanto quanto a da madeira sólida original, mas tão alta quanto a dos compensados estruturais, aos quais substituem perfeitamente. O seu custo é mais baixo devido ao emprego de matéria-prima menos nobre, mas não admitem incorporar resíduos ou finos, como no caso dos aglomerados.

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79 Tratamento da madeira

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83 Ensaios de madeira Anexo b NBR7190/97 Determinação propriedades madeiras- projeto de estruturas métodos de ensaio determinação de propriedades das madeiras umidade; densidade; estabilidade dimensional; compressão paralela às fibras; compressão normal às fibras; tração paralela às fibras; tração normal às fibras; tração normalàlâminadecola; cisalhamento; cisalhamento na lâmina de cola; flexão; resistência ao impacto na flexão; fendilhamento; dureza; embutimento. resistência das emendas dentadas e biseladas